【摘要】：在地震工程中,經(jīng)常觀測到地震波受地表起伏的影響而產(chǎn)生地形效應(yīng),如山脊上的地震強(qiáng)度高于周圍較低地形。體波的地形效應(yīng)研究已經(jīng)取得了一定成果,而在瑞利面波占優(yōu)的遠(yuǎn)場區(qū)域,地形效應(yīng)的成因、影響因素及影響規(guī)律還有待進(jìn)一步研究。本文基于數(shù)值模擬方法,研究了不同尺度地形的地震動響應(yīng),研究內(nèi)容如下:(1)對瑞利面波遠(yuǎn)場占優(yōu)區(qū),建立跨度分別為0.5λ、1λ、2λ、3.33λ的隆起與凹陷地形,對于每一個跨度,地形的隆起高度與凹陷深度分別設(shè)計了0.1λ、0.2λ、0.5λ、1λ、1.67λ五個不同的尺度,研究瑞利面波遠(yuǎn)場區(qū)地形尺度的變化對地震動傳播、地震動響應(yīng)特征、地形效應(yīng)特征以及頻率域響應(yīng)特征的影響。(2)對SH體波垂直入射的地震動近場區(qū),建立坡高為1λ,對應(yīng)傾角θ分別為15°、30°、45°、60°、75°與傾角θ為45°,對應(yīng)坡高分別為0.2λ、0.5λ、1λ、1.67λ兩組單面坡模型,研究SH波垂直入射條件下,傾角與坡高對地震動傳播、地震動響應(yīng)特征以及地形效應(yīng)特征的影響。在瑞利面波占優(yōu)的遠(yuǎn)場區(qū),瑞利面波的地形效應(yīng)主要得出以下三個結(jié)論:(1)起伏地形(隆起地形與凹陷地形)的轉(zhuǎn)折點或面的散射或反射,產(chǎn)生反方向傳播的反射瑞利面波(RR)波和向空間擴(kuò)散傳播的轉(zhuǎn)換RS體波,導(dǎo)致通過地形的瑞利面波能量極大的減弱,地形總體表現(xiàn)出強(qiáng)的隔震效應(yīng)。地形起伏與地震動的波長比越大,隔震效應(yīng)越強(qiáng)。凹陷地形表現(xiàn)出遠(yuǎn)比隆起地形更大的隔震效應(yīng)。(2)起伏地形轉(zhuǎn)折引起的地表張角變化,導(dǎo)致地震動能量分布密度改變,是地形出現(xiàn)局部放大或減弱特征的主要因素。地表張角小于180°,地震動放大,張角越小放大作用越明顯。地表張角大于180°,地震動減弱,張角越大減弱作用越強(qiáng)。當(dāng)?shù)匦螌Φ卣饎赢a(chǎn)生放大作用時,地震動水平分量比垂直分量放大效果更明顯,而當(dāng)?shù)匦萎a(chǎn)生減弱作用時,相對于水平分量,垂直分量更容易被減弱。(3)當(dāng)?shù)匦纹鸱叨刃∮诎雮�波長時,地形較緩,對瑞利面波頻率響應(yīng)無太大影響。隨著地形變陡,起伏高度大于半個波長,頻率域響應(yīng)產(chǎn)生漸強(qiáng)的周期震蕩。特別當(dāng)?shù)匦纬叽鐬椴ㄩL的整數(shù)倍時,周期響應(yīng)十分明顯,陡峭地形對高頻的阻礙作用要強(qiáng)于低頻,在波型復(fù)雜區(qū)域頻率域響應(yīng)規(guī)律也變得十分復(fù)雜。在地震動的近場區(qū),SH體波的地形效應(yīng)研究主要得出以下兩個結(jié)論:(1)單面坡地形上側(cè)坡頂前緣約半個波長范圍內(nèi)其位移反應(yīng)峰值明顯大于后緣測點和單面坡下側(cè)測點的位移峰值,而上側(cè)隨著與坡頂距離的增大,位移反應(yīng)峰值明顯衰減,衰減速度與傾角成正比,直至與水平自由表面反應(yīng)相當(dāng)。(2)單面坡坡高變化只要不引起地表張角的改變,則坡高對局部地震動的影響就很弱。地震動放大或減弱主要還是受地表張角控制,地表張角小于180°,地震動放大,張角越小放大作用越明顯,地表張角大于180°,地震動減弱,張角越大減弱作用越強(qiáng)。斜坡高度越高會讓地形拐點周圍受影響的區(qū)域增大。本論文的研究成果,深化了對起伏地形條件下瑞利面波傳播特征的認(rèn)識,強(qiáng)化了對瑞利面波遠(yuǎn)場區(qū)地震動響應(yīng)及頻率域響應(yīng)特征的認(rèn)知,對于完善學(xué)科理論,促進(jìn)學(xué)科發(fā)展,具有極大的幫助。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU435

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2796637